KAI1基因与妇科肿瘤

【关键词】  KAI1
　　浸润和转移是恶性肿瘤的重要特征，也是恶性肿瘤失败和患者死亡的主要原因。肿瘤转移是一系列有序事件的复杂、动态、连续的过程，整个过程受多种肿瘤转移基因和转移抑制基因的调控。粘附是肿瘤细胞侵袭、转移的首要步骤，具有重要作用。KAI1基因是定位于染色体11p11.2的转移抑制基因，主要参与调节细胞间的粘附，通过封闭肿瘤细胞表面的粘附受体，使肿瘤细胞不易脱离原发灶而抑制转移，同时对肿瘤细胞的迁移和在转移部位的增殖有抑制作用。KAI1蛋白正常表达在多种肿瘤的转移中有抑制作用。现就KAI1基因的研究进展及其与妇科肿瘤的关系作一综述。
     
　　1 KAI1基因的结构和功能
     
　　1.1 KAI1基因的结构  KAI1基因由Dong等 ［1］ 从转移受抑制的前列腺癌杂合细胞AT6.1-1克隆出来的转移抑制基因。该基因位于人染色体11p11.2上，长约80kb，含8kb的5’区，10个外显子，9个内含子和8kb的3’区。外显子大小由73bp（外显子4）到大于750bp（外显子10）不等。KAI1的编码区始于外显子3的第25个碱基，延伸到外显子10的第75个碱基。最大外显子为外显子10，其大部分构成了KAI1cDNA的3’端非编码区。最大内含子为内含子1，长约29kb;最小的是内含子5，长约0.2kb。3’端内含子通常较5’端内含子小。极大的内含子1和5’´端非编码外显子的存在表明KAI1基因表达的调控可能较为复杂。
      
　　KAI1基因5’启动子区长735bp，富含G-C，无TATA或CCAAT盒，含9个转录因子SP1的结合位点和5个AP2的结合位点。AP2特异调控上皮细胞的基因表达，而KAI1基因中富含AP2的结合位点说明KAI1蛋白主要表达在上皮而非基质细胞。Gao等 ［2］ 研究发现，KAI1最小启动子大小为0.5kb，起正调控作用。分两个区域，第一区域从5’端197bp到转录起始位点，第二区域包括外显子1和一部分内含子1（+1～+315bp）。其上游区（-735～-197bp）存在起负调控作用的第二调控元件。研究发现5’端还存在第三调控元件（-922～-846bp），编码增强子。以上结构是KAI1基因特殊表达调节的重要分子基础。
     
　　1.2 KAI1表达产物的结构和功能  KAI1cDNA长2.4kb，编码含267个氨基酸的蛋白质，分子量为29.6kD，与已发现的CD82结构相同，属于4次跨膜超家族（TM4SF），该蛋白具有4个高度保守的疏水性跨膜结构域和一个细胞外亲水性结构域，在胞外结构域上有3个潜在的糖基化位点。KAI1可能与其他TM4SF成员如整合素和钙粘素及其他细胞表面分子传递细胞间识别信号，后者在细胞粘附、侵袭、运动和转移方面起重要作用。尽管TM4SF蛋白的生物学功能仍不十分清楚，但它们在细胞膜上的定位和广泛的糖基化说明它们在细胞与细胞及细胞与胞外基质的相互作用中发挥作用，而这些作用在肿瘤的侵袭和转移中十分重要。特别是这些分子N-糖基化与其抑制转移作用是一致的，因为N端连接寡聚糖的过程与转移表型有关。
     
　　2 KAI1基因的异常表达
     
　　2.1 KAI1基因异常表达的原因  基因表达下降主要由三个层面的因素引起:①DNA水平，包括基因突变，缺失等原因造成的正常基因量下降;②mRNA水平，系由于启动子过度甲基化或基因表达调控异常等引起转录生成的mRNA量不足;③蛋白质水平，指在翻译过程中出现差错导致蛋白质减少。KAI1基因异常表达可能主要由前两个层面的原因引起。在DNA水平点突变在KAI1基因表达异常中作用不大。研究者对10例前列腺癌、52例卵巢上皮癌［18］ 、22例食管鳞状上皮癌 ［3］ 组织进行了检测，均未发现有意义的点突变。等位基因缺失在KAI1表达下降中的作用则有不同的报道。在上述前列腺癌的研究中发现KAI1表达下降与杂合子缺失（LOH）无关。Tagawa等［4］ 研究发现49例肺腺癌标本中无一例出现癌LOH，可见LOH在KAI1基因表达异常中的作用有待进一步研究。在mRNA水平，KAI1基因启动子区富含CpG岛，如果发生过度甲基化将导致KAI1基因的失表达。但Jackson等 ［5］ 对侵袭性膀胱癌组织和有代表性的癌细胞系检测，却没有发现CpG岛过度甲基化的迹象。
     
　　2.2 KAI1基因异常表达的调控  目前尚不清楚KAI1基因表达受哪些因子调控，但它的结构提示可能受多种基因调控，其中p53对KAI1基因的调控研究较多。Mashimo等 ［6］ 从KAI1基因启动子的结构入手，分析了p53与KAI1基因表达的关系，发现KAI1基因启动子上存在与p53DNA序列同源的一段串联序列，与人bax基因启动子上的p53蛋白结合位点相似（bax已证实受p53直接调控），推测p53对KAI1基因表达有调控作用。同时还在前列腺癌中证实了KAI1阳性与p53阳性的一致性。随后又发现鬼臼乙叉甙对KAI1基因的活化作用是通过p53和c-Jun基因共同调节的 ［7］ 。认为p53功能丧失导致KAI1基因下调，进而导致转移发生。Marreiros等 ［8］ 对前列腺癌的研究也认为KAI1表达受P53、junB和AP2调控。但Duriez等 ［9］ 却认为p53并非是KAI1基因的直接调控者或唯一的调控者。虽然KAI1基因上存在p53的结合位点，但在DNA损伤后修复的过程中KAI1表达的调控并非通过p53途径介导。Miyazaki等 ［3］ 研究了KAI1表达与p53表达的关系，亦未发现二者存在一致性。与Farhadieh等 ［10］ 的研究一致。因此，p53或其他因子对KAI1基因的调节作用有待进一步研究。
     
　　3 KAI1基因抑制肿瘤转移的机制
       
　　KAI1蛋白对肿瘤转移的抑制作用可能源于其对细胞运动、转移和增生的影响，与其可调节细胞的黏附有关。研究发现KAI1和其它TM4SF分子可与整合素形成复合体，调节整合素的黏附功能，影响其介导的细胞转移。TM4SF分子中某些成员如CD9、CD63、CD82之间相互交联，还可与HLR-DR复合体和VLA-β1组成四分子交联网，促进细胞表面的蛋白定位，在信号转导、细胞黏附及决定细胞运动方式等方面发挥作用。KAI1基因抑制肿瘤转移的可能机制如下:
     
　　3.1 调节肿瘤细胞黏附功能抑制其转移  肿瘤细胞表面的黏附受体只有与细胞外基质成分黏附，才能导致肿瘤细胞游离出基底膜，发生肿瘤的浸润性生长和远处转移。在肿瘤细胞系的研究中人们发现KAI1基因表达下降与肿瘤细胞间、细胞与基质间黏附减弱、体内外侵袭力增强密切相关。它通过改变细胞与细胞、细胞与基质的相互作用而影响癌细胞的侵袭和转移，KAI1基因高表达能增强癌细胞Ca2+依赖的同型细胞黏附，减弱与纤连蛋白的黏附。KAI1及其它分子与整合素结合，可能抑制了整合素的黏附功能，从而抑制肿瘤细胞的运动。
     
　　3.2 通过胞内信号通路介导肿瘤细胞运动  Jee等 ［11］ 发现KAI1可通过作用于Src激酶家族介导的胞内信号通路促进肿瘤细胞间的黏附，提示KAI1与细胞黏附的胞内信号传导有关。
    
　　Zhang等 ［12］ 发现跨膜蛋白KASP（KAI1相关表面蛋白）与KAI1 信号通路有关。KASP分布于人多种组织，属于免疫球蛋白超家族EWI2或PGRL，而EWI2/PGRL不仅直接调节细胞迁移，还协同KAI1抑制肿瘤细胞迁移。另一信号通路FAK-Lyn-p130CAS-CrkII与KAI1抑制细胞运动力有关 ［13］ 。FAK即局部黏附激酶，其底物Lyn属于Src酪氨酸激酶，KAI1激活FAK及Lyn，FAK-Lyn抑制p130CAS蛋白，p130CAS作为CrkII相关底物（Crk-associated substrate），形成p130CAS-CrkII复合物，此复合物是调节细胞运动力的分子开关。因此，提高p130CAS-CrkII复合物合成将减弱KAI1对细胞运动力的抑制作用。
     
　　3.3 激活Src激酶和Rac GTPase抑制转移部位肿瘤细胞增殖  肿瘤细胞在转移部位能否增殖受许多因素影响，如细胞微环境、细胞转移潜能、细胞生长调控机制和转移抑制基因等，其中许多转移抑制基因在细胞生长、黏附和细胞骨架重组中发挥作用而抑制转移部位肿瘤细胞增殖，这与激活Src激酶和Rac GT-Pase有关 ［14］ 。
     
　　3.4 活化T细胞与抗原提呈细胞抑制肿瘤细胞转移  表达于T细胞和抗原提呈细胞（APC）上的CD82在T细胞活化时，尤其在早期，发挥协同刺激分子的重要作用，CD82在活化T细胞和记忆T细胞表达上调，加强T细胞间、T细胞与APC细胞间相互作用。T细胞与APC在清除肿瘤细胞中发挥重要的抗肿瘤免疫作用。CD82可能通过此途径阻止肿瘤细胞转移。
      
　　最近，Schoenfeld等 ［15］ 发现:CD82/C33通过产生活性氧中间产物（ROIs）促进细胞凋亡，不同的是这些ROIs不是来自线粒体呼吸链.。CD82通过促进细胞特异性释放还原性谷胱甘肽，增强细胞对ROIs的敏感性，诱导细胞凋亡。CD82也可激活GTPaseCdc42，调节谷胱甘肽释放，诱导细胞凋亡。
     
　　4 KAI1基因与妇科肿瘤的关系
     
　　4.1 与宫颈癌  Schindl等 ［16］ 研究了宫颈癌KAI1表达与p53的关系，结果显示CINIKAI1蛋白高表达，CINII-III45%表达下调，而在浸润性宫颈鳞癌组织中KAI1表达29.3%强阳性，56%表达下调，14.7%不表达。认为KAI1表达下调是宫颈癌早期发生事件，与临床和组织病理参数及预后无关。同时发现KAI1表达与p53蛋白无明显联系。其原因是否与HPV感染有关，Schindl等 ［17］ 研究了宫颈癌标本KAI1与HPV感染类型及p53表达的关系，结果发现91%HPV感染，68.1%KAI1下调，提示KAI1下调和HPV感染无关，与HPV-E6所致p53失活也无关。Liu等［18］ 对宫颈癌KAI1表达与其分化的关系进行了研究，发现KAI1表达和宫颈癌分化有关，KAI1在低分化肿瘤中较中或高分化肿瘤中下降明显，但在鳞癌及腺/腺鳞癌中表达无差别，与肿瘤临床分期及疾病预后无关。Xiong等 ［19］ 的研究也认为KAI1表达与肿瘤病理分级、临床分期、盆腔淋巴结转移、肿瘤大小及疾病预后无关，同样提示KAI1表达下调是宫颈癌发生的早期事件，。有关KAI1在宫颈癌组织中表达下调的机制有待进一步研究。
     
　　4.2 与卵巢癌  Liu等 ［20］ 发现在卵巢原发癌及复发癌中KAI1基因表达及蛋白水平均下降，KAI1表达下调和卵巢癌进展有关，与病理分期无关。这种下调并非由基因突变所致。同时发现KAI1表达下调或无表达者生存期呈降低趋势，但无统计学意义。KAI1基因在上皮性卵巢肿瘤早期阶段表达下降对肿瘤进展有作用。Schindl等 ［21］ 进行了卵巢癌KAI1表达与其远期预后的相关研究，单因素及多因素分析显示:KAI1强或中等强度表达者其总生存率及无瘤生存率明显高于KAI1低或无表达者，提示KAI1低表达可作为卵巢上皮癌独立的预后因素，可显示远期预后。同时KAI1表达与临床及组织病理参数无关，浆液性卵巢癌比其它组织类型卵巢癌KAI1表达下降显著。该研究中，尽管p53蛋白45.8%强表达，但与KAI1表达无关，提示在KAI1下调中存在不依赖于p53的调节机制。Houle等 ［22］ 检测了卵巢癌组织中黏附分子E-and N-cadherin、CD9和KAI1表达，发现KAI1和CD9表达水平与肿瘤分级呈负相关，高分化者高表达，低分化者低表达;随肿瘤分级越高，KAI1和CD9表达部位发生改变，即从细胞膜到细胞质，认为上皮性卵巢癌的进展与KAI1和CD9表达下调及表达部位有关。而N-cadherin表达与肿瘤分级呈正相关，E-cadherin在不同肿瘤分级中表达差异小。该研究还发现KAI1表达随卵泡和黄体的不同阶段而不同，表明KAI1在卵泡发育、排卵及黄体发育过程中有一定的作用。至于这种机制在卵巢癌的进展中是否起作用有待深入研究。
     
　　4.3 与子宫内膜癌  KAI1与子宫内膜癌的关系目前报道极少。Liu等 ［23］ 研究发现KAI1在子宫内膜增生组中高表达（17/18），但从早期原发内膜癌到发生转移癌KAI1表达明显下降（27.8%71.4%），提示KAI1表达下调在内膜癌进展中是一个晚期事件。研究发现KAI1表达下调与肿瘤分化有关，分化越差，KAI1蛋白越低。并且KAI1表达阴性者其生存率较KAI1表达降低或阳性者低。尽管在多参数分析中，KAI1表达对病情预后不如病理分级，但在进展期子宫内膜癌中，KAI1表达下调仍可作为内膜癌进展和病情预后的指标。 
　　5 展望
      
　　KAI1基因作为一种肿瘤转移抑制基因，其抑制肿瘤转移的作用已在多种肿瘤中证实。KAI1表达水平可作为评估肿瘤细胞转移潜能及判断预后的一个指标，也为控制肿瘤扩散的提供了新思路，但其基因调控机制、蛋白作用机制及在肿瘤治疗中的应用仍有待进一步研究。随着分子及基因技术的发展，KAI1基因的研究可望为新的抑制肿瘤转移药物的研制及进一步提高恶性肿瘤的治疗效果提供新的思路。
     
　　
     
　　1 Dong JT，Lamb PW，Rinker-Schaeffer CW，et al.KAI1/CD82，a metastasis suppressor gene for prostate cancer on human chromosome11p11.2.Science，1995;268（5212）:884～886
    
　　2 Gao AC，Lou W，Dong JT，et al.Defining regulatory elements in the human KAI1（CD82）metastasis suppressor gene.Prostate，2003;57（4）:256～260
    
　　3 Miyazaki T，Kato H，Shitara Y，et al.Mutation and expression of the metastasis suppressor gene KAI1in esophageal squamous cell carcinoma.Cancer，2000;89:955～962
    
　　4 Tagawa K，Arihiro K，Takeshima Y，et al.Down-regulation of KAI1messenger RNA expression is not associated with loss of heterozygosity of the KAI1gene region in lung adenocarcinoma.Jpn J Cancer Res，1999;90:970～976
    
　　5 Jackson P，Millar D，Kingsley E，et al.Methylation of a CpG island within the promoter region of the KAI1metastasis suppressor gene is not re- sponsible for down-regulation of KAI1expression in invasive cancers or can-cer cell lines.Cancer Lett，2000;157:169～176
    
　　6 Mashimo T，Watabe M，Hirota S，et al.The expression of the KAI1gene，a tumor metastasis suppressor，is derectly activated by p53.ProcNatl Acad Sci USA，1998;95:11307～11311
    
　　7 Mashimo T，Bandyopadhyay S，Goodarzi G，et al.Activation of the tu-mor metastasis suppressor gene，KAI1，by etoposide is mediated by p53and c-Jun genes.Biophys Res Commun，2000;274:370～376
    
　　8 Marreiros A，Dudgeon K，Dao V，et al.KAI1promotor activity is depen-dent on p53，junB and AP2:evidence for a possible mechanism underlying loss of KAI1expression in cancer cells.Oncogene，2005;24（4）:637～649
　　9 Duriez C，Falette N，Cortes U，et al.Absence of p53-dependent induc-tion of metastasis suppressor KAI1gene after DNA damage.Onco Gene，2000;19:2461～2464
    
　　10 Farhadieh RD，Smee R，OW K，et al.Down-regulation of KAI1/CD82protein expression in oral cancer correlates with reduced disease free survival and overall patient svrvival.Cancer Lett，2004;213（1）:91～98
    
　　11 Jee B，Jin K，Hahn JH，et al.Metastasis-suppressor KAI1/CD82in-duces homotypic aggregation of human prostate cancer cells through Src-de-pendent pathway.Exp Mol Med，2003;35（1）:30～37
    
　　12 Zhang XA，Lane WS，Charrin S，et al.EW/PGRL associates with the metastasis suppressor KAI1/CD82and inhibits the migration of prostate cancer cells.Cancer Res，2003;63（10）:2665～2674
    
　　13 Zhang XA，He B，Zhou B，et al.Requirement of the p130CAS-Crk coupling for metastasis suppressor KAI1/CD82-mediated inhibition of cell migration.J Biol Chem，2003;278（29）:27319～27328
    
　　14 Kauffman EC，Robinson VL，Stadler WM，et al.Metastasis suppres-sion:the evolving role of metastasis suppressor genes for regulating cancer cell growth at the secondary site.J Urol，2003;169（3）:1122～1133
    
　　15 Shoenfeld N，Baner MD，Grimm S，et al.The metastasis suppressor gene C33/CD82/KAI1induces apoptosis through reactive oxygen intermedi-ates.FASEB J，2004;18（1）:158～160
    
　　16 Schindl M，Birner P，Bachtiary B，et al.The impact of expression of the metastasis suppressor protein KAI1/CD82on prognosis in invasive squa-mous cell cervical cancer.Anticancer Res，2000;20（6B）:4551～4555
    
　　17 Schindl M，Bachtiary B，Dreier B，et al.Impact of human papilloma virus infection on the expression of the KAI1/CD82metastasis suppressor protein in invasive cervical cancer.Cancer Lett，2001;162（2）:261～266
　　18 Liu FS，Chen JT，Dong JT，et al.KAI1metastasis suppressor gene is frequently down-regulated in cervical carcinoma.Am J Pathol，2001;159（5）:1629～1634
    
　　19 Xiong Y，Liang LZ，Yan XJ，et al.Expression of metastasis suppres-sor gene KAI1/CD82in cervical squamous cell carcinoma and its clinical sig-nificance.Ai Zheng，2005;24（1）:110～115
    
　　20 Liu FS，Dong JT，Chen JT，et al.Frequent down-regulation and lack of mutation of the KAI1/CD82metastasis suppressor gene in epithelial ovar-ian carcinoma.Gynecol Oncol，2000;78（1）:10～15
    
　　21 Schindl M，Birner P，Breitenecker G，et al.Down regulation of KAI1/CD82metastasis suppressor protein is associated with a dismal prog-nosis in epithelial ovarian cancer.Gynecol Oncol，2001;83（2）:244～248
　　22 Houle CD，Ding XY，Foley JF，et al.Loss of expression and altered localization of KAI1/CD82and CD9protein are associated with epithelial o-varian cancer progression.Gynecol Oncol，2002;86（1）:69～78
    
　　23 Liu FS，Dong JT，Chen JT，et al.KAI1/CD82metastasis suppressor protein is down-regulated during the progression of human endometrial can-cer.Clin Cancer Res，2003;9（4）:1393～1398